Capítulo 4 Cobre como medio - Escuela de Ingeniería Electrónica
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Escuela de Ingeniería Electrónica Capítulo 4 Cobre como medio Escuela de Ingeniería Electrónica Agenda Cables de par trenzado Fundamentos del cable de par trenzado Otras configuraciones de par trenzado Cables coaxiales Cables OSP (Outside Plant Cables) Ing. José Alberto Díaz García Escuela de Ingeniería Electrónica Propiedades del cobre El cobre tiene varias características importantes que lo hacen correcto para el cableado electrónico: Conductividad — El cobre es un excelente conductor de corriente eléctrica y calor Resistencia a la corrosión — El cobre no se oxida y es bastante resistente a la corrosión Ductilidad — El cobre tiene la habiliadad de ser convertido en cables sin quebrarlo. Maleabilidad — Es fácil darle forma al cobre puro Fuerza —El cobre mantiene su fuerza y dureza hasta unos 400ºF Ing. José Alberto Díaz García Escuela de Ingeniería Electrónica Componentes del cable de cobre Sin importar la construcción, la mayoría de los cables contienen elementos comunes. Estos son: Una cubierta o protección Aislamiento para prevenir corto circuitos entre conductores Espaciadores para mantener las propiedades eléctricas del cables Ing. José Alberto Díaz García 4 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 5 Escuela de Ingeniería Electrónica Aislamiento del cable El aislamiento es un material de alta resistencia con el que se cubre el conductor para resistir el flujo de corriente entre conductores. Existen tres categorías primarias de aislantes: Termoplásticos – cloruro de polivynil (PVC), Polietileno, Polipropileno. Estos son ampliamente usados y resisten luz de sol, ozono, aceite y solventes. Flúor polímeros - Halar y Teflón. Estos son usados para aplicaciones de alta temperatura Elastómeros – Estos son similares al caucho y retornan a su forma original una vez que no se ejerce fuerza Ing. José Alberto Díaz García 6 Escuela de Ingeniería Electrónica ¿Cómo se hacen los cables? Ing. José Alberto Díaz García 7 Escuela de Ingeniería Electrónica Códigos y estándares Ing. José Alberto Díaz García 8 Escuela de Ingeniería Electrónica Sólido versus hilado Los cables hilados son una serie de hilos muy finos de cobre que se enrollan juntos a manera de cuerda. Como estos hilos son muy delgados el cables resultante es muy flexible Ing. José Alberto Díaz García 9 Escuela de Ingeniería Electrónica Conectores de desplazamiento del aislamiento (IDCs) Cables sólidos son preferibles cuando se trabaja con IDCs Estos conectores trabajan insertando el cable en ganchos que tienen filo en su parte interior Estos ganchos cortan a través del aislamiento y se clavan en el conductor de metal Ing. José Alberto Díaz García 10 Escuela de Ingeniería Electrónica “Plenum” A menudo los cables pasan a través de sistemas de ventilación, espacios sobre el techo o debajo de los pisos Estos lugares denominados “plenum” no deben de llenarse de gases tóxicos pues un pequeño fuego llenaría otras partes del edificio de emanaciones tóxicas a traves del sistema de ventilación Cables aptos para “plenum” deben tener protección hecha de materiales que se quemen lento y que no emanen tóxicos Ing. José Alberto Díaz García 11 Escuela de Ingeniería Electrónica Planta de cables Una planta de cables, o sistema estructurado de cables, es más que una colección de cables individuales Una planta de cables interna recorre la parte interna de un edificio. Una planta externa de cable (OSP) es usualmente más gruesa y viene equipada con una protección fuerte. OPS puede estaR cubierto con un gel resistente al agua y cubierta con una capa de armadura Ing. José Alberto Díaz García 12 Escuela de Ingeniería Electrónica Cable de par trenzado de cobre Cable de par trenzado consiste en pares de cables de cobres aislados que están entrelazados juntos y confinados en una funda protectora Ing. José Alberto Díaz García 13 Escuela de Ingeniería Electrónica Cable coaxial de cobre El cable coaxial consiste en un conductor central del cobre, puede ser hilado o sólido, el cual es cubierto en aislante y cubierto con una o mas capas de entrenzado o papel aluminio Ing. José Alberto Díaz García 14 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 15 Escuela de Ingeniería Electrónica Conectores para par trenzado El sistema más común de terminar un cable de par trenzado es el de 8 posiciones, el conector de contacto de 8 posiciones (8P8C), también conocido como el conector Registrado Jack 45 (RJ-45) Ing. José Alberto Díaz García 16 Escuela de Ingeniería Electrónica Beneficios de los cables de par trenzado El trenzado de cada par de cables provee un efecto de cancelación que ayuda a neutralizar ruido y anula interferencia Como las señales de cada cable se dirigen en direcciones opuestas, la interferencia se suma en un cable mientras se resiste a la señal en el otro cable El resultado en los pares cruzados es que las interferencias como EMI y RFI tienden a cancelarse Ing. José Alberto Díaz García 17 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 18 Escuela de Ingeniería Electrónica CATEGORIAS Ing. José Alberto Díaz García 19 Escuela de Ingeniería Electrónica Categorías de cables Categoría es el término utilizado para distinguir los grados de los cables de par cruzado Categoría 3 – Servicios teléfonicos (16 MHz) Categoría 5 – Redes de Ethernet (100 MHz) Categoría 5e – Redes de Ethernet (100 MHz) Categoría 6 – Redes Gigabit Ethernet (250 MHz) Ing. José Alberto Díaz García 20 Escuela de Ingeniería Electrónica CATEGORIA 2 y 4 Ing. José Alberto Díaz García 21 Escuela de Ingeniería Electrónica CATEGORIA 3 Ing. José Alberto Díaz García 22 Escuela de Ingeniería Electrónica CATEGORIA 5 y 5e Ing. José Alberto Díaz García 23 Escuela de Ingeniería Electrónica CATEGORIA 6 Ing. José Alberto Díaz García 24 Escuela de Ingeniería Electrónica CATEGORIAS FUTURAS Ing. José Alberto Díaz García 25 Escuela de Ingeniería Electrónica FALLAS EN EL PAR TRENZADO Ing. José Alberto Díaz García 26 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 27 Escuela de Ingeniería Electrónica Tipos de cables IBM Los tipos de cable IBM definen los cables en la primeras redes Los tipos 1, 2, 6, 8 y 9 soportaban frecuencias de hasta 16 MHz, la velocidad de las redes de esas fechas Los tipos 1A, 2A, 6A, y 9A para el soporte de FDDI y frecuencias de hasta 300 MHz. El sufijo "A" denota La mejora en el sistemas de cables de IBM Ing. José Alberto Díaz García 28 Escuela de Ingeniería Electrónica Efecto de cancelación La naturaleza de cada cable de par cruzado provee una efecto de cancelación que ayuda a neutralizar el ruido y la interferencia El efecto de cancelación funciona únicamente si las señales son enviadas por los cables correctos Los diferentes pares de cables tienen números diferentes de vueltas. Esto ayuda a prevenir que los campos alternantes entren en alineamiento frecuente e incrementen la posibilidad de intercambio de información entre cables Ing. José Alberto Díaz García 29 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 30 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 31 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 32 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 33 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 34 Escuela de Ingeniería Electrónica Cable de par trenzado sin protección (UTP) El cable UTP es usado en una variedad de redes. Puede traer diferentes números de pares dentro de la cubierta. El número más común de pares es cuatro, son usados en las categorías 3, 5e, y 6 Este tipo de cable utiliza únicamente el efecto de cancelación producido por los pares cruzados de cable, para limitar la degradación causada por EMI (Interferencia electromagnética) y RFI (Interferencia de radio frecuencia) Ing. José Alberto Díaz García 35 Escuela de Ingeniería Electrónica Par trenzado protegido (ScTP) ScTP solo posee un escudo, usualmente aluminio, que protege todos los pares de cables Cada par no está envuelto en el escudo Como posee protección extra, este es usualmente más caro que el UTP Ing. José Alberto Díaz García 36 Escuela de Ingeniería Electrónica Código de color para 4 pares Cada uno de los cables en un par tiene un nombre único: punta o anillo El color “primario” en un cable de cuatro pares, como en la categoría 5e, en la punta, que es usualmente blanco con trazo, o línea que es del mismo color que el par de color sólido, que es el anillo. Ing. José Alberto Díaz García 37 Escuela de Ingeniería Electrónica T568A y T568B Estos particulares estándares describen el arreglo de colores de los conductores cuando terminan cuatro pares de cables. Los esquemas son similares con dos de los cuatro pares invertidos en el orden de terminar Ing. José Alberto Díaz García 38 Escuela de Ingeniería Electrónica Cables de multi-par Los cables para telecomunicaciones vienen en muchos tamaños, iniciando con un solo para hasta 4200 pares de cables Un esquema para codificar es usado para la instalación de 25 pares de cables Cuando un cable posee más de 25 grupos de pares, cada grupo es envuelto con cinta coloreada para formar grupos Ing. José Alberto Díaz García 39 Escuela de Ingeniería Electrónica Código de colores para pares de 25 cables Los cuatro colores estándar del cable de cuatro pares en un subconjunto de un gran esquema de colores Los pares 1-4 de un cable de cuatro pares usan el mismo sistema de colores que el utilizado en un cable de 25 pares Cuando se indican los colores de un par, los colores de la punta vienen primero, pues esta es la forma en la que los cables son colocados en el conector, los colores de el anillo son los opuestos Ing. José Alberto Díaz García 40 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 41 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 42 Escuela de Ingeniería Electrónica El código de color para 25 pares El cable punta tiene una raya del color del anillo en él, y el anillo tiene una raya del color de la punta en él Ing. José Alberto Díaz García 43 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 44 Escuela de Ingeniería Electrónica Cables con alta cantidad de pares Los cable que poseen mas de 25 pares de cables, agrupan los grupos de 25 en unidades, cada uno de los cuales es envuelto con cinta de color para formar grupos Los grupos formados siguen el mismo código de color que los cables de cada par, el primer grupo el azul/blanco, el segundo naranja/blanco, etc. Ing. José Alberto Díaz García 45 Escuela de Ingeniería Electrónica Cable coaxial El cable coaxial tiene un conductor central cubierto por una capa de aislante, después una capa de escudo, y finalmente una capa de protección externa Ing. José Alberto Díaz García 46 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 47 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 48 Escuela de Ingeniería Electrónica Conectores de cable coaxial El conector BNC es usualmente usado para redes y aplicaciones de video La serie F de conectores es usada para aplicaciones de radio frecuencia modulada, tales como TV por cable Ing. José Alberto Díaz García 49 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 50 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 51 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 52 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 53 Escuela de Ingeniería Electrónica El funcionamiento del cable coaxial El cable coaxial forma una línea de transmisión, esto es, una red con efectos eléctricos causados por la forma física del cable Los campos que se desarrollan entre los conductores paralelos trasportan la información en forma de ondas de radio que siguen el camino de los cables Es la relación espacial entre el conductor del centro y el escudo que permite que el cable coaxial trasporte información Ing. José Alberto Díaz García 54 Escuela de Ingeniería Electrónica Cables exteriores Factores ambientales que pueden afectar un cable durante su vida útil pueden ser: Luz del sol Temperaturas extremas Las presiones por estar enterrados Ing. José Alberto Díaz García 55 Escuela de Ingeniería Electrónica Protección OSP Varios pasos pueden ayudar a superar los problemas por factores ambientales: Usar cables rellenos de gel Usar cables con cubiertas resistentes a los UV (Ultravioleta) Usar cables con cubiertas de alto peso molecular para amortiguar la presión causada por rocas, raíces y otros obstáculos Usar cables con armaduras, o protección especial, de manera que no sean fácilmente rotos o dañados Ing. José Alberto Díaz García 56 Escuela de Ingeniería Electrónica Componentes de llenado Los componentes de llenado son usados para rellenar el OSP pues los cable de “fuera de planta” son susceptibles al agua de muchas fuentes Ing. José Alberto Díaz García 57 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 58 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 59 Escuela de Ingeniería Electrónica Ing. José Alberto Díaz García 60
